JP6205274B2 - Electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor.
従来の電動機としては、図7に示すように、ロータ101とステータ201とを備え、ロータ101及びステータ201がケース301(ハウジング)に収容されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。ロータ101は、ロータシャフト111と、ロータシャフト111に取り付けられたロータコア121と、一対のエンドプレート131,131と、を備えている。ステータ201は、ステータコア211とコイル221とを備え、全体として円環状に形成されている。
As a conventional electric motor, as shown in FIG. 7, a motor including a
ここで、ステータ201のケース301への固定は、外筒リング401が用いられている。この外筒リング401は、その内周面がステータ201の外周面に圧接して、ステータ201に対して内周側に向かう締付荷重を与える一方、その外周面がケース301の内周面に圧接する。外筒リング401は、径方向寸法がステータ201の軸方向両端部401a,401cと、軸方向中間部401bとで異なり、ステータ201に対し、両端部401a,401cにおいて中間部401bよりも大きな締付荷重を与える。これにより、ステータ201の抜けに対して必要な締付荷重を、軸方向両端部401a、401cによって確保することを図っている。
Here, the
ところで、一般的な電動機において、ステータ(上述のステータ201に相当する。)をハウジング(上述の外筒リング401やケース301に相当する。)の内周面に嵌合させる際には焼き嵌めが用いられることが多い。
By the way, in a general electric motor, when a stator (corresponding to the above-described stator 201) is fitted to an inner peripheral surface of a housing (corresponding to the above-described
ここで、ステータは相対的に線膨張係数の小さい鉄のような部材で構成され、ハウジングは相対的に線膨張係数の大きいアルミのような部材で構成されるため、焼き嵌めによってステータ及びハウジングを組立てた場合、低温時にハウジングは、軸方向両端部においては内周側(ステータに近づく方向)に変形し、軸方向中間部においては外周側(ステータから遠ざかる方向)に変形する。すなわち、低温時にハウジングは樽型に変形する。 Here, since the stator is composed of a member such as iron having a relatively small linear expansion coefficient, and the housing is composed of a member such as aluminum having a relatively large linear expansion coefficient, the stator and the housing are connected by shrink fitting. When assembled, the housing is deformed to the inner peripheral side (direction approaching the stator) at both axial ends at low temperatures, and is deformed to the outer peripheral side (direction away from the stator) at the axial intermediate portion. That is, the housing is deformed into a barrel shape at a low temperature.
この場合、ステータの軸方向両端部には、ハウジングとの接触により非常に大きな応力が負荷され、鉄損の増加してしまう。また、ステータの軸方向両端部と接触するハウジングにも、大きな応力が負荷されるため、損傷が発生してしまう可能性がある。さらに、ステータの軸方向中間部は、ハウジングと離間することになるため、ハウジングの保持力が低下し、騒音が大きくなってしまう。 In this case, very large stress is applied to both ends in the axial direction of the stator due to contact with the housing, and iron loss increases. In addition, since a large stress is applied to the housing that is in contact with both axial end portions of the stator, damage may occur. Furthermore, since the axially intermediate portion of the stator is separated from the housing, the holding force of the housing is reduced and noise is increased.
特に、特許文献1に記載の技術を適用した場合には、外筒リング401が、ステータ201に対し、両端部401a,401cにおいて中間部401bよりも大きな締付荷重を与えるので、上述した問題がさらに顕著となってしまう虞がある。
In particular, when the technique described in Patent Document 1 is applied, the
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータの軸方向両端部に負荷される応力を低減し、且つ、騒音発生を抑制可能な電動機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an electric motor capable of reducing stress applied to both axial end portions of a stator and suppressing noise generation. .
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
シャフト(例えば後述の実施形態におけるシャフト11)と、
前記シャフトに外嵌されるロータ(例えば後述の実施形態におけるロータ12)と、
前記ロータの外周側に配置されるステータ(例えば後述の実施形態におけるステータ13)と、
前記ステータを、内周面(例えば後述の実施形態における内周面20a)で保持するハウジング(例えば後述の実施形態におけるハウジング20)と、
を備える電動機(例えば後述の実施形態における電動機10)において、
前記ハウジングの線膨張係数は、前記ステータの線膨張係数よりも大きく、
前記ハウジングの内周面の径方向厚さは、軸方向中間部よりも軸方向両端部において薄い
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1
A shaft (for example, a
A rotor (e.g., a
A stator (for example, a
A housing (for example, a
In an electric motor (for example, an
The linear expansion coefficient of the housing is larger than the linear expansion coefficient of the stator,
The radial thickness of the inner peripheral surface of the housing is characterized by being thinner at both axial end portions than at the axial intermediate portion.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の構成に加えて、
前記ハウジングの内部には、周方向に延びて冷媒を流す冷媒流路(例えば後述の実施形態における冷媒流路30)が形成され、
前記内周面から前記冷媒流路までの径方向距離(例えば後述の実施形態における径方向距離A、B)は、軸方向中間部よりも軸方向両端部において短い
ことを特徴とする。
In addition to the structure of Claim 1, the invention according to
Inside the housing, a refrigerant flow path (for example, a
A radial distance from the inner peripheral surface to the refrigerant flow path (for example, radial distances A and B in the embodiments described later) is shorter at both axial end portions than at the axial intermediate portion.
請求項1の発明によれば、ステータを保持するハウジングの内周面の径方向厚さが、軸方向中間部よりも軸方向両端部において薄いので、ハウジングの剛性は、軸方向中間部よりも軸方向両端部において低下する。
したがって、ハウジングの軸方向両端部における剛性が低下することにより、ステータの軸方向両端部に負荷される応力が緩和され、鉄損の増加を抑制できる。また、ハウジングに負荷される応力も低減するので、当該ハウジングに損傷が発生してしまうことを防止できる。
また、ハウジングの軸方向中間部における剛性が増加することにより、低温時の樽型変形を防止でき、ステータの軸方向中間部におけるハウジングとの離間距離も低減するので、ハウジングによるステータの保持が強固なものとなり、騒音発生を抑制することが可能である。
According to the first aspect of the present invention, since the radial thickness of the inner peripheral surface of the housing holding the stator is thinner at both axial ends than the axial intermediate portion, the rigidity of the housing is higher than that of the axial intermediate portion. It decreases at both axial ends.
Therefore, when the rigidity at both axial ends of the housing is reduced, the stress applied to both axial ends of the stator is relieved, and an increase in iron loss can be suppressed. In addition, since the stress applied to the housing is reduced, it is possible to prevent the housing from being damaged.
Further, since the rigidity in the axial middle part of the housing is increased, barrel deformation at low temperatures can be prevented, and the distance from the housing in the axial middle part of the stator is also reduced, so that the stator is firmly held by the housing. Therefore, noise generation can be suppressed.
請求項2の発明によれば、冷媒流路の形状や、冷媒流路が設けられる位置を変更することによって、ハウジングの外形を変化させることなく、ハウジングの内周面の径方向厚さを軸方向で変化させ、ハウジングの軸方向における剛性を変化させることが可能である。
According to the invention of
以下、本発明に係る電動機の一実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of an electric motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態の電動機10は、図1に示すように、シャフト11と、シャフト11に外嵌されるロータ12と、ロータ12の外周側に配置されるステータ13と、ステータ13を内周面20aで保持するハウジング20と、を備える。また、ステータ13は、ハウジング20の内周面20aに保持されるステータコア13aと、ステータコア13aの軸方向両側に設けられるコイル13bと、を有する。ステータ13は鉄等のような材料からなり、ハウジング20はアルミのような材料からなる。したがって、ハウジング20の線膨張係数は、ステータ13の線膨張係数よりも大きい。
As shown in FIG. 1, the
ハウジング20は、円筒形状であり、その内周面(ハウジング20の内周面20a)にステータ13が焼き嵌めによって固定される内筒21と、内筒21の外周側に配置される外筒22と、を有する。内筒21及び外筒22の軸方向両端部は、周方向及び径方向に延びる一対の柱部23、24によって連結される。ハウジング20の内部、より具体的には、内筒21と外筒22と一対の柱部23、24と間には、周方向に延びて冷媒(例えば、冷却水)を流す冷媒流路30が形成される。
The
冷媒流路30は、円環形状に形成されており、その軸方向幅は、ステータコア13aの軸方向幅より僅かに小さくなるように設定されている。また、冷媒流路30内には、内筒21と外筒22を径方向に連結し、周方向に延びる第1〜第3内側リブ41〜43が軸方向に並んで設けられる。そして、冷媒流路30は、これら第1〜第3内側リブ41〜43により第1〜第4冷媒流路片31〜34に分割される。
The
また、ハウジング20の外筒22の外周面(ハウジング20の外周面20b)には、第1〜第4冷媒流路片31〜34と軸方向にオーバーラップする位置に、径方向外側に突出し周方向に延びる外側リブ45がそれぞれ設けられる。
In addition, the outer peripheral surface of the
ここで、図2に示すように、複数の第1〜第4冷媒流路片31〜34のうち、軸方向両端部に位置する第1、第4冷媒流路片31、34から内周面20aまでの径方向距離A(第1、第4冷媒流路片31、34と軸方向にオーバーラップする位置における内筒21の径方向厚さ)は、軸方向中間部に位置する第2、第3冷媒流路片32、33から内周面20aまでの径方向距離B(第2、第3冷媒流路片32、33と軸方向にオーバーラップする位置における内筒21の径方向厚さ)よりも短く設定される(A<B)。
Here, as shown in FIG. 2, the inner peripheral surface from the first and fourth refrigerant
上述したように、ハウジング20の線膨張係数は、ステータ13の線膨張係数よりも大きいため、焼き嵌めによってステータ13及びハウジング20を組立てた場合、低温時にハウジング20は、軸方向両端部においては内周側(ステータ13に近づく方向)に変形し、軸方向中間部においては外周側(ステータ13から遠ざかる方向)に変形する傾向にある。
As described above, since the linear expansion coefficient of the
しかしながら、本実施形態では、軸方向両端部に位置する第1、第4冷媒流路片31、34から内周面20aまでの径方向距離Aが、軸方向中間部に位置する第2、第3冷媒流路片32、33から内周面20aまでの径方向距離Bよりも短く設定される(A<B)ので、ハウジング20の軸方向両端部における剛性が低下し、ステータ13の軸方向両端部に負荷される応力が緩和され、鉄損の増加を抑制できる。また、ハウジング20に負荷される応力も低減するので、当該ハウジング20に損傷が発生してしまうことを防止できる。さらに、ハウジング20の軸方向中間部における剛性が増加することにより、低温時の樽型変形を防止でき、ステータ13の軸方向中間部におけるハウジング20との離間距離も低減するので、ハウジング20によるステータ13の保持が強固なものとなり、騒音発生を抑制することが可能である。
However, in the present embodiment, the radial distance A from the first and fourth refrigerant
また、冷媒流路30(第1〜第4冷媒流路片31〜34)の形状や、冷媒流路30が設けられる位置を変更することによって、ハウジング20の外形を変化させることなく、内筒21の径方向厚さA、Bを軸方向で変化させ、ハウジング20の軸方向における剛性を変化させることが可能である。
Further, the inner cylinder can be changed without changing the outer shape of the
また、ステータ13は、軸方向中間部における第2、第3冷媒流路片32、33との径方向距離Bに比べて、軸方向両端部における第1、第4冷媒流路片31、34との径方向距離Aの方が近く設定されているので、ハウジング20からの応力を受け易く、鉄損が発生し易い、ステータ13の軸方向両端部の冷却能力を向上させて、電動機10の効率を向上させることが可能である。
Further, the
(実施例)
上述の実施形態では、第1〜第4冷媒流路片31〜34からハウジング20の内周面20aまでの径方向距離A、B(内筒21の径方向厚さ)を軸方向において変更することによって、ハウジング20の軸方向における剛性を変化させたが、第1〜第4冷媒流路片31〜34からハウジング20の外周面20bまでの径方向距離(外筒22の径方向厚さ)を軸方向において変更することによって、ハウジング20の軸方向における剛性を変化させることも考えられる。そこで、内筒21及び外筒22の径方向厚さのどちらが、ハウジング20の騒音低減に寄与するかについて、以下の解析を行った。
(Example)
In the above-described embodiment, the radial distances A and B (the radial thickness of the inner cylinder 21) from the first to fourth
図3及び図4には、内筒21の径方向厚さを固定して、外筒22の径方向厚さを変化させた場合の、ハウジング20のボス部(不図示)における騒音(振動)の大きさ、及びハウジング20に軸方向から連結されて電動機10を外部環境から保護するカバー(不図示)における騒音の大きさが表されている。また、図5及び図6には、外筒22の径方向厚さを固定して、内筒21の径方向厚さを変化させた場合の、ハウジング20のボス部における騒音の大きさ、及びカバーにおける騒音の大きさが表されている。
3 and 4, noise (vibration) at a boss portion (not shown) of the
図3及び図4によると、外筒22の径方向厚さを5mmから6mmに変化させた場合であっても、騒音低減効果は低く、騒音に対する感度が低いことがわかる。これに対し、図5及び図6によると、内筒21の径方向厚さを、4mm、5mm、6mmと変化させると、騒音低減効果は大きく、騒音に対する感度が高いことがわかる。
3 and 4 that the noise reduction effect is low and the sensitivity to noise is low even when the radial thickness of the
このように、ハウジング20の軸方向における剛性を変化させる際に、外筒22の径方向厚さを変化させるよりも、内筒21の径方向厚さを変化させる方が、騒音低減効果が大きく、効率が良いことが明らかとなった。そのため、ハウジング20の軸方向における剛性を変化させる際には、上述の実施形態のように、第1〜第4冷媒流路片31〜34からハウジング20の内周面20aまでの径方向距離A、B(内筒21の径方向厚さ)を軸方向において変更することが望ましい。
As described above, when changing the rigidity of the
なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。 In addition, this invention is not limited to what was illustrated to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
例えば、ハウジング20の内周面20aから冷媒流路30までの径方向距離が、軸方向中間部よりも軸方向両端部において短い構成であれば、必ずしも、冷媒流路30を第1〜第3内側リブ41〜43により第1〜第4冷媒流路片31〜34に分割する必要はない。
For example, if the radial distance from the inner
また、ハウジング20の内部に冷媒流路30を形成しなくてもよく、この場合、ステータ13と軸方向にオーバーラップする位置におけるハウジング20の内周面20aの径方向厚さを、軸方向中間部よりも軸方向両端部において薄くなるように設定すればよい。
Further, the
10 電動機
11 シャフト
12 ロータ
13 ステータ
13a ステータコア
13b コイル
20 ハウジング
20a 内周面
20b 外周面
21 内筒
22 外筒
23、24 柱部
30 冷媒流路
31〜34 冷媒流路片
41〜43 内側リブ(リブ)
45 外側リブ
A、B 径方向距離
DESCRIPTION OF
45 Outer rib A, B Radial distance
Claims (2)
前記シャフトに外嵌されるロータと、
前記ロータの外周側に配置されるステータと、
前記ステータを、内周面で保持するハウジングと、
を備える電動機において、
前記ハウジングの線膨張係数は、前記ステータの線膨張係数よりも大きく、
前記ハウジングの内周面の径方向厚さは、軸方向中間部よりも軸方向両端部において薄い
ことを特徴とする電動機。 A shaft,
A rotor fitted on the shaft;
A stator disposed on the outer peripheral side of the rotor;
A housing for holding the stator on an inner peripheral surface;
In an electric motor comprising:
The linear expansion coefficient of the housing is larger than the linear expansion coefficient of the stator,
An electric motor characterized in that a radial thickness of an inner peripheral surface of the housing is thinner at both axial end portions than at an axial intermediate portion.
前記内周面から前記冷媒流路までの径方向距離は、軸方向中間部よりも軸方向両端部において短いことを特徴とする請求項1に記載の電動機。 Inside the housing is formed a refrigerant flow path that flows in the circumferential direction and flows the refrigerant,
The electric motor according to claim 1, wherein a radial distance from the inner peripheral surface to the refrigerant flow path is shorter at both axial end portions than at an axial intermediate portion.
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